|
Сейсмические волны в однородных средах
Однородная абсолютно
упругая среда – простейшая модель для изучения процессов образования и
распространения упругих волн.
Абсолютно упругая среда – это среда, в которой существует прямая
пропорциональность между деформациями (относительными смещениями частиц) и вызывающими
их силами - напряжениями. При этом после прекращения действия внешних сил
деформации исчезают мгновенно и полностью, т.е. среда
восстанавливает свою форму.
Многие реальные среды (нас в данном
случае интересуют геологические среды) могут рассматриваться как
абсолютно упругие при малости сил и кратковременном их воздействии.
Распространение волн в абсолютно упругой однородной среде описывается уравнением
динамического равновесия Ламэ:
где - вектор смещения
частиц под действием проходящей волны, изменяющийся в пространстве и по
времени; и (модуль сдвига) -
постоянные Ламэ, определяемые упругими свойствами
среды; - плотность среды. Константы
Ламэ можно легко связать с имеющими
простой физический смысл модулем Юнга E и коэффициентом
Пуассона :
.
Модуль Юнга характеризует сопротивление вещества деформирующей силе. Коэффициент Пуассона характеризует соотношение между относительными продольными и поперечными деформациями и изменяется от 0 до 0,5.
В абсолютно упругой однородной среде существуют два типа волн –– продольная P и поперечная S. Скорости продольной и поперечной волн связаны с константами Ламэ и плотностью среды:
.
Продольная волна вызвана деформациями объема и ее также называют волной сжатия. Частицы движутся по направлению распространения волны.
Поперечная волна вызвана деформациями формы и ее также называют волной сдвига. Частицы движутся перпендикулярно направлению распространения волны.
В одной и той же среде продольная волна всегда распространяется быстрее, чем поперечная:
.
Поперечные волны не распространяются в жидких и газообразных средах, где сдвиговые деформации не передаются из-за слабого сцепления частиц.
Сферические и плоские волны
Если в качестве источника взять колеблющуюся сферу, то возбуждаемые волны будут называться сферическими. Например сферическими можно считать волны от подземного взрыва. На больших удалениях кривизна фронта волны становится очень незначительной и такую волну уже можно считать плоской (как например нам кажется плоской круглая Земля – слишком велики ее размеры).
|
14.11.12
|
|
15.12.11
|
|
13.12.11
|
|
07.12.11
|
|
30.11.11
|
Последние комментарии на форуме
|